주메뉴바로가기.. 본문바로가기

[도전! 섭섭박사 실험실] 더위탈출! 강력한 물총을 만들어라

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2018년 07월 16일 11:57 프린트하기

친구들과 함께 시원한 계곡으로 놀러 가 평화롭게 물장구를 치던 그때, 누군가 물총을 꺼내 공격해 온다면?  가만히 있을지 말고 더 강력한 물총을 만들어 반격에 나서 보면 어떨까요? 

 

더위를 피해 물총 놀이를 즐기는 아이들 - 뉴시스 제공
더위를 피해 물총 놀이를 즐기는 아이들 - 뉴시스 제공

 

● 도전! 실험

 

풍선 펌프로 물총을 만들어라!

 

① 물병 뚜껑에 구멍을 뚫어 호스를 꽂는다.

② 물병 아래에 구멍을 뚫고 빨대를 연결한 뒤, 빨대 반대쪽 끝에 펜 뚜껑을 붙인다.

③ 풍선 펌프에 물병과 집게를 고정시킨다. 이때 집게로 빨대를 집어 물이 나오지 않도록 막는다.

④ ①의 호스를 풍선 펌프 입구에 연결한다.

⑤ 물병에 물을 반 정도 채운 뒤, 풍선 펌프로 물병 빈 공간에 공기를 채운다. 빨대를 막고 있던 집게를 열면 물총 발사!

 

풍선 펌프로 물총 만들기 - 어린이과학동아 2018년 14호 제공
풍선 펌프로 물총 만들기 - 어린이과학동아 2018년 14호 제공

 

 

● 어떻게 된 걸까?

 

☞ 결과 : 물병에 있던 물이 빨대를 통해 강하게 발사된다.

 

주사기는 피스톤의 움직임에 따라 구멍을 통해 공기를 내보내거나 들여보내요. 하지만 풍선 펌프는 공기를 내보내기만 하지요. 이건 풍선 펌프 안에 들어 있는 ‘체크 밸브’ 때문이에요. 체크 밸브는 액체나 기체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 만드는 장치예요. 체크 밸브 안에 들어 있는 얇은 막이 한쪽 방향으로만 공기를 흘려보내고, 반대 방향으로는 보내지 않기 때문이랍니다.

 

밀폐된 물병에 풍선 펌프로 공기를 불어 넣으면 공기가 물병 안에 압축돼요. 이때 빨대를 막고 있던 집게를 풀면 병 안에 있는 물이 압축된 공기에 밀려 펜 뚜껑을 통해 강하게 발사된답니다.

 

빨대를 막고 있는 젭게를 풀면 물병에 있던 물이 빨대를 통해 강하게 발사된다.
빨대를 막고 있는 젭게를 풀면 물병에 있던 물이 빨대를 통해 강하게 발사된다.

 

● 왜 그럴까? 초강력 물총의 위력

 

물총에서 뻗어나가는 물줄기의 위력을 더 높이려면 어떻게 해야 할까요? 단단한 강철을 자르는 강한 물총도 만들 수 있을까요?

 

Luca Fabbian 제공
Luca Fabbian 제공

물총 안의 공기를 더 많이 압축시키고 물이 나오는 구멍의 크기를 줄이면 더 강한 물총을 만들 수 있어요. 실제로 소방호스보다 100배 이상 높은 압력으로 머리카락만큼 가는 0.3mm 두께의 강력한 물줄기를 내뿜는 초강력 물총이 있답니다.


이 초강력 물총의 이름은 ‘워터제트’예요. 이 물총은 유리, 플라스틱, 돌, 강철 등을 정밀하게 자르는 절단기로 이용한답니다. 그런데 왜 물로 물체를 자르는 걸까요? 톱날을 이용하면 톱날과 물체 사이에 마찰열이 생겨 절단면이 파손될 수 있어요. 하지만 워터제트는 물이 물체를 자른 뒤 바로 냉각시키기 때문에 파손을 막을 수 있지요. 따라서 워터제트는 열에 민감한 재료를 자를 때 유용하게 사용한답니다.

 

 

● 실험 하나 더! 

 

빨대로 스프레이 만들기

 

물병과 빨대만 있으면 작은 물방울이 넓게 퍼지는 스프레이도 만들 수 있답니다. 어떻게 만드는 걸까요?

(준비물: 물병, 빨대, 가위)

 

① 하나의 빨대를 길이가 서로 다르게 자른다.
② 긴 빨대를 물병에 꽂고 짧은 빨대가 긴 빨대와 수직을 이루도록 잡는다.
③ 짧은 빨대를 힘껏 불면 물이 스프레이처럼 발사된다.

 

빨대로 스프레이 만들기 - 어린이과학동아 2018년 14호 제공
빨대로 스프레이 만들기 - 어린이과학동아 2018년 14호 제공

 

 

● 어떻게 된 걸까?

 

짧은 빨대를 힘껏 불면 병에 꽂혀 있던 긴 빨대로 물이 올라오는 게 보일 거예요. 긴 빨대를 따라 위로 올라온 물은 짧은 빨대에서 뿜어져 나오는 입바람에 의해 작게 부서지며 앞으로 흩어져나가지요. 이 현상을 설명하기 위해선 ‘베르누이 정리’가 필요하답니다. 베르누이 정리는 ‘기체나 액체의 흐름이 빠른 곳에선 압력이 낮아지고, 느린 곳에선 압력이 높아진다’는 내용을 담고 있는 과학 이론이에요.

 

짧은 빨대를 불면 스프레이처럼 물이 분사된다
짧은 빨대를 불면 스프레이처럼 물이 분사된다

짧은 빨대를 힘껏 불면 긴 빨대와 맞닿은 곳에 있던 공기의 흐름이 빨라지며 압력이 낮아져요.한편, 물은 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르지요. 따라서 병 속의 물은 긴 빨대를 따라 위로 빨려 올라와요. 이 물은 짧은 빨대에서 나오는 입바람에 의해 부서져 작은 물방울로 흩어진답니다.

 

강력한 물총을 만드는데 성공한 섭섭박사님섭섭박사님 - 어린이과학동아 2018년 14호 제공
강력한 물총을 만드는데 성공한 섭섭박사님 - 어린이과학동아 2018년 14호 제공

 

*출처 : 어린이과학동아 14호(2018. 7. 15 발행) '도전! 섭섭박사 실험실'

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2018년 07월 16일 11:57 프린트하기

 

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

8 + 9 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

관련 태그뉴스